DE3614618C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Struktur nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1.

Eine derartige Struktur erfordert aus statischen Gründen in der Regel eine seitliche Abstützung der unter bestimmten Außenlasten als Biegeträger beanspruchten Spante, die im allgemeinen einen im Prinzip I-förmigen Querschnitt mit einem äußeren und einem inneren Gurt und einem dazwischenliegenden Steg aufweisen. Die Spantabstützungen bestehen bei üblichen Blechkonstruktionen in der Regel aus einem Blechwinkel, der im Kreuzungsbereich eines Stringers mit dem Spant mit diesen beiden Teilen vernietet ist und den Spant somit gegen Ausbeulen abstützt.

Die FR-OS 24 89 779 zeigt eine derartige als Blechkonstruktion ausgeführte Schalenstruktur für ein Flugzeug, bei der ein Spant zum Teil aus bogenförmigen Spantsegmenten gebildet ist, wobei der Spant aus einem hinteren und mehreren vorderseitigen Elemen­ ten besteht, und ein jedes Segment in eine Spantabstützung aus­ läuft (vgl. z. B. Fig. 2, Pos. 9 und Fig. 8 mit Bilderläuterung). Diese Schrift liefert keine hinweise, die zur Vereinfachung einer gattungsgemäßen Struktur führen könnten, so daß diese mit einer weniger aufwendigen Vorrichtung herstellbar wäre.

Eine aus faserverstärktem Kunststoff hergestellte Schalenstruk­ tur ist beispielsweise der DE-PS 30 03 552 zu entnehmen. Dieses Bauteil weist auf der Innenseite der Beplankung ein Verstei­ fungsgitter aus Längs- und Querrippen auf, dabei ist das Gitter aus Kastenrahmen zusammengesetzt, die im Wickelverfahren her­ gestellt sind. Dabei sind die Längs- und Querrippen, statisch gesehen, von gleicher Höhe, so daß sie sich gegenseitig abstüt­ zen. Diese Struktur wird beim Aushärten durch eine Vorrichtung geformt, wobei die einzelnen Innenräume der Kastenrahmen durch Formteile ausgefüllt sind. Diese aus einem geeigneten Metall hergestellten Formteile sind mindestens teilweise spanend bear­ beitet. Hierbei besteht insbesondere der Nachteil, daß die betreffende Vorrichtung recht kostenintensiv ist.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gat­ tungsgemäße Struktur derart auszubilden, daß sie gegenüber bekannten Lösungen vereinfacht und mit einer weniger aufwendigen Vorrichtung herstellbar ist.

Diese Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Struktur durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteil­ hafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die damit erreichten Vorteile bestehen darin, daß die­ se Struktur in einer Vorrichtung mit Formteilen her­ stellbar ist, die weitgehend aus einem gummielasti­ schen Material bestehen und die Struktur aus weniger einzeln vorzubereitenden Laminaten gebildet ist.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung dargestellt und in der Beispielbeschreibung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Übersicht über ein Schalenbauteil,

Fig. 2 den Schnitt II-II nach Fig. 1,

Fig. 3 die Einzelheit III nach Fig. 2,

Fig. 4 schematisch den Schichtaufbau im hautnahen Be­ reich einer Spantabstützung,

Fig. 5 den Schichtaufbau im inneren Bereich einer Spantabstützung,

Fig. 6 den Schnitt VI-VI nach Fig. 2,

Fig. 7 den Schnitt VII-VII nach Fig. 1,

Fig. 8 schematisch den Aufbau der Faserschichten nach Fig. 7,

Fig. 9 den Schnitt IX-IX nach Fig. 1 und

Fig. 10 schematisch die Schichten nach Fig. 9.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Übersicht über ein Schalenbauteil 1 mit der Außenhaut 2, den Stringern 3 bis 3 c und den Spanten 4 und 4 a. Die Stringer 3 bis 3 c sind mit ihren Flanschen 5 mit der Außenhaut verklebt. Die Spante 4 und 4 a weisen entsprechende Flansche auf, die gleichfalls mit der Haut 2 verklebt sind. (Der innere Gurt 7 erscheint in Fig. 2 gestrichelt.) In der durch den Schnitt definierten Blickrichtung erscheint die bugseitige Fläche des Steges in der Ansicht. In Umfangsrichtung ist an jedem zweiten Kreuzungspunkt eines Spantes 4 mit einem Springer 3 eine Spantabstüt­ zung 8 vorgesehen. Je ein hier nicht erkennbares Spant­ segment erstreckt sich über zwei Stringerabstände bis zur nächsten Spantabstützung 8. Außer den bugseitigen Spantabstützungen 8 weist die Schale heckseitige Spant­ abstützungen 9 auf, die - wie Fig. 1 zeigt - gegenüber den bugseitigen um einen Stringerabstand versetzt sind.

Fig. 3 zeigt die Einzelheit III nach Fig. 2. Hier erscheint die obere Spantabstützung im Schnitt. Die untere Spantabstützung 9 ist unsichtbar, da sie sich hinter dem Steg des Spantes 4 befindet. In der oberen Spantabstützung 8 treffen zwei Spantsegmente aufeinan­ der. Jede Spantabstützung 8 bzw. 9 besteht praktisch aus zwei im Prinzip dreieckigen Rippen 10 und 11, wovon jede zu einem anderen Spantsegment gehört.

Fig. 4 zeigt schematisch die einzelnen Prepreg-Schich­ ten im hautnahen Bereich einer Spantabstützung 8 mit den Schichten 12 der Außenhaut 2, den Schichten 13 des Spantgurtes, den Schichten 14 des Stringers 3, den Schichten 15 eines oberen und den Schichten 16 eines unteren Segmentes, die zusammen eine Spantabstützung 8 bilden.

Fig. 5 zeigt eine entsprechende Darstellung des haut­ fernen Bereiches einer Spantabstützung 8 mit den be­ treffenden Faserschichten 15 und 16, sowie den Faserschichten des Gurtes 7.

Fig. 6 zeigt den Schnitt VI-VI nach Fig. 2. Der Steg 19 des Spantes 4 besteht aus einem bugseitigen Spantsegment 20 und einem heckseitigen Spantseg­ ment 21. Die Spantabstützung 8 besteht aus den beiden im Prinzip dreieckigen Rippen 22 und 23. Jede der Rippen 22, 23 bildet das Ende eines anderen Spantsegmen­ tes 20, 24. Der pyramidenförmige Hohlraum zwischen den beiden Rippen 22, 23 ist durch einen Hartschaum- Körper 25 ausgefüllt.

Fig. 7 zeigt den Schnit VII-VII nach Fig. 1 mit dem im Prinzip I-förmigen Querschnitt des Spantes 4. Hier ist eine heckseitige Spantabstützung mit trapezförmi­ gen Rippen gezeigt.

Fig. 8 zeigt die einzelnen Faserschichten 12 der Außen­ haut 2 und des Spantes 4. Die hautnahen Gurtschichten 13 des Spantes 4 sind einstückig über alle Spantsegmente der Schale geführt. Der Steg des Spantes 4 wird durch die Schichten eines bugseitigen Spantsegmentes 26 und eines heckseitigen Spantsegmentes 27 gebildet. Die Schichten 28 des inneren Gurtes 7 sind ebenfalls ein­ stückig über alle Spantsegmente geführt.

Die Fig. 9 zeigt den Schnitt IX-IX nach Fig. 1. Da der innere Spantgurt nicht mittig über dem Steg son­ dern seitlich davon angeordnet ist, zeigt dieser Schnitt einer bugseitigen Spantabstützung wieder eine dreieckige Rippe 22.

Fig. 10 zeigt die Anordnung der einzelnen Faser­ schichten im Bereich, wie in Fig. 9 gezeigt.

Claims (4)

1. Schalenstruktur aus faserverstärktem Kunststoff, insbesondere für ein Flugzeug, bestehend aus einer vorzugsweise zylindrischen Außenhaut mit längslaufenden Stringern von hutförmigem Quer­ schnitt und in Umfangsrichtung verlaufenden Spanten von im Prinzip I-förmigem Querschnitt mit einem hautseitigen und einem inneren Gurt und einem dazwischenliegenden Steg, wobei der Steg eine bugseitige und eine heckseitige Außenfläche aufweist, und ein Spant aus bogenförmigen Spantsegmenten gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Spant (4, 4 a) jeweils aus einer Anzahl die bugseitige Fläche des Steges bildender Segmente erster Art und einer Anzahl die heckseitige Fläche des Steges bildender Segmente zweiter Art besteht, die gegenüber den Segmenten erster Art in Umfangsrichtung um einen Stringerabstand versetzt sind, wobei das Fasermaterial eines jeden Spantsegmentes in eine an sich bekannte Spantabstüt­ zung (8, 9) ausläuft.

2. Schalenstruktur nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spantabstützun­ gen (8, 9) im Prinzip pyramidenförmig ausgebildet sind.

3. Struktur nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spantabstützun­ gen (8, 9) einen aus Hartschaum bestehenden Kern (25) aufweisen.

4. Struktur nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Hohlräu­ me der Stringer durch Hartschaum ausgefüllt sind.